浅谈汽车和火车内环境次声的测量

【摘要】 　　目的： 测量汽车和火车内环境次声的频率和声压级的分布. 方法： 使用《便携式野外低频信号实时测试智能分析系统》，对行驶中的汽车和火车车厢中的次声进行了测量. 每组中的每个测试点采集数据30 s，从中随机抽取15个数据，并计算其平均值. 结果： 汽车行驶时车内次声的频率和声压级的分布为（16.6±1.6）Hz,（111±4）dB；火车行驶时车内次声的频率和声压级的分布为（7.8±1.7 vs 6.8±1.5）Hz（P<0.05）,（99±5 vs 93±5）dB（P<0.01）. 结论： 汽车、火车车厢内存在次声.
【关键词】 次声 测量
　　【Abstract】AIM: To measure the frequency and sound pressure of the infrasound in cars and trains. METHODS: The “Convenient intelligence analyzing system” was used to survey the infrasound in the running cars and trains. Data were collected for 30 seconds from every site in each group and 15 data were chosen randomly from each group to calculate the mean value. RESULTS: In running cars,the frequency and sound pressure of the infrasound was (16.6±1.6) Hz and (111±4)dB. In running trains,they were (7.8±1.7 vs 6.8±1.5) Hz and (99±5 vs 93±5) dB respectively. CONCLUSION: Infrasound exists in the running cars and trains.
　　【Keywords】 infrasound; measurement
　　0 引言

　　次声（infrasound,IS）是振动频率范围低于20Hz的声，其频率范围为0.0001～20Hz［1］. 次声广泛存在于自然界、工业生产环境、交通运输环境和军事环境中［2］. 次声已是生产噪声和公共噪声的重要组成部分，研究发现超过一定强度的次声对人的工作效率有不良影响，因此环境次声测量对制定职业卫生标准具有重要的实际意义. 我们对行驶中的汽车和火车车厢内的环境次声的频率和声压级进行了测量，为次声防护标准的制定提供参考数据.
　　1 材料和方法
　　1.1 材料 应用航天工业总公司第41所与西京医院物理医学与康复科合作研制的《便携式野外低频信号实时测试智能分析系统》进行环境次声测量. 该系统由次声信号的感应变换、信号滤波及放大、信号的采集及信号分析显示等部分组成.
　　1.2 方法 共分两组，包括汽车组、火车组. 各组分别设置对照组. 每组中的每个测试点采集数据30 s，从中随机抽取15个数据，并计算其平均值.

　　统计学处理：采用第四军医大学统计学教研室研制的SPLM应用软件. 实验数据以x±s表示，采用t检验判定差异显著性.
　　2 结果
　　2.1 汽车组 实验组车速为90 km/h，对照组车速为40～50 km/h，两组车型均为别克君威、桑塔纳2000，测试路面为高速公路. 行驶时实验组与对照组次声频率及声压级分布无明显差异（P＞0.05，表1）.
　　表1 汽车行驶时车内次声频率（Hz）和次声声压级（dB）（略）
　　2.2 火车组 实验组车速约为90 km/h，对照组车速约为40 km/h，两组车型均为电力机车韶山7型硬卧车体，行驶区间为西安-北京、上海、烟台. 行驶时实验组与对照组次声频率分布相比，差异显著（P<0.05），两组间声压级差异更为显著（P<0.01，表2）.
　　表2 火车行驶时车厢内次声频率（Hz）和声压级（dB）分布（略）
　　a P<0.05 vs 对照;b P<0.01 vs 对照.
　　3 讨论

　　次声的测量问题是次声学研究和发展工作中的关键问题，次声学的发展与次声测量技术的发展密不可分［3］. 值得注意的是由于空气的非线性特征使得次声在经过一定距离的传播之后即产生失真，因为声压级水平较高时信号失真，此时测得的次声声压级常低于实际值. 另一方面，自然界、工业环境、交通环境以及军事环境中没有纯的次声，即次声主要是与噪声一起产生的. 因此我们在对室外及实验室测得的声信号进行频谱分析时，需要准确区分低频可听声及次声. 我们相信随着声学和计算机软件技术的不断发展，有可能使这种超低频率、高强度的声信号处理实时检测系统对次声的分析更加直观、更为精确.　前苏联劳动卫生与职业病研究院用roct20445-75噪声测量装置在工业环境和交通运输业中测量的噪声和次声波谱中：声压级最高值在次声区域；8Hz和16Hz次声最为常见；8Hz次声平均声压最高值为87 dB，16Hz次声平均声压最高值为107 dB. 我们在测量中发现：汽车行驶时车内次声的频率平均为16Hz左右，声压级平均为110 dB左右，火车行驶时车厢内次声的频率平均为7Hz左右，声压级平均为98 dB左右.

　　火车内形成次声的原因很多，除了发动机、传动机构外，还由于车速逐渐的加快造成空气压力的急速挤压，使低频噪声相应增大，车速愈快，其噪声的声压级愈高；当车速增加到一定程度时所引起的噪声甚至会超过发动机的噪声. 国外测量报道：澳大利亚悉尼铁路内燃机车，低频噪声声压级最高可达125 dB；英国铁路内燃机车声压级为105 dB［4］.

　　国外文献报道20Hz,115 dB的次声作用于豚鼠3 h时，发现豚鼠的前庭毛细胞基底膜发生破裂［5］；国内研究证实： 8Hz，90 dB和120 dB次声作用大鼠后，大鼠听中枢Fos,NOS和Fos/NOS双标记三种神经元表达均增强，这种对听中枢的损伤可能与自由基有关［6-8］. 目前认为：晕车、晕船是次声干扰前庭功能所致. 这就是为什么我们在长途旅行中乘坐交通工具常有疲倦的感觉，这可能是次声特有的压力感和振动感所造成的［9］.

　　我们也认为次声与可听声对听中枢系统的作用机制是不同的，次声不是通过听觉器官，而是直接作用于听中枢系统；在一定条件的次声作用下，机体对其作用存在着一定的代偿反应；在次声的作用中，听中枢系统参与对次声作用反应和调节的因素不是单一的而是非常复杂的［10］.

　　随着全球工业化程度不断提高，低频噪声包括次声在工作、生活环境中比重增加的趋势越来越明显. 次声作为一种特殊的物理因子，其对机体的作用值得重视和研究.
【参考文献】
　　［1］ 陈景藻. 次声的产生及生物学效应［A］//中国人民解放军总后勤部卫生部编.医学卫生科学技术进展［M］. 北京：军事医学科学出版社，1997: 194-197.

　　［2］ 陈景藻. 次声的产生及生物学效应［J］. 国外医学·物理医学与康复分册，1999,19: 15-17.

　　［3］ 易 南，陈景藻，李 玲，等. 次声信号数据采集系统的研制［J］. 第四军医大学学报,2001,22(6): 560-562.

　　［4］ 焦大化. 铁路机车司机室的次声和低频噪声［J］. 铁道劳动卫生通讯，1982,4： 57-59.

　　［5］Yoshida A. The influence of infrasound vibration upon cochlea ［J］. Sangyo Ika Daigaku Zasshi,1986,8(suppl): 123.

　　［6］ 邢晓辉，陈景藻. 次声刺激诱导大鼠听中枢FOS蛋白的表达［J］. 中华物理医学杂志，1998,20(9): 165-167.

　　［7］ 邢晓辉，王 玲，陈景藻，等. 次声刺激诱导大鼠延髓儿茶芬胺神经元FOS表达［J］. 解放军医学杂志，1998,23(3): 189-190.

　　［8］ Xing XH，Wang L，Rao ZR，et al. Infrasounic stimulation induced fos expression in medullary catecholaminergic neurons in rats ［J］. J Low Freq Noise Vib,1998,17(3): 133-139.

　　［9］马大猷. 声学手册［M］. 北京：科学出版社,1984: 20-34.

　　［10］ Naoko N,Masanobu M,Yasukiyo Y,et al. Process and emergence on the effects of infrasounic and low frequency noise on inhabitants ［J］. J Low Fraq Noise Vib,1989,8(3): 87-99.